一种协议分析仪的制作方法

1.本实用新型实施例涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种协议分析仪。


背景技术：

2.主线主要用于主板南桥芯片的通信。嵌入式控制器(embed controller，ec)作为开发电脑(例如台式电脑或笔记本电脑)时安装的必需部件，支持总线协议，即ec与电脑的处理器cpu之间通过总线通讯连接。cpu通过总线的(60/64、62/66、4e/4f、2e/2f等)端口对输入/输出端口进行访问。在电脑出厂前或维修过程中，需要检测电脑中ec与处理器cpu之间通信是否正常。
3.本实用新型发明人在实现本实用新型实施例的过程中，发现：目前，一般通过通用串行总线(universal serial bus,usb)将总线中的信号数据拷贝到另外的检测设备上，再进行分析查看，操作麻烦，数据传输速率低，导致检测效率低。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种协议分析仪，能够实现在采集数据时进行实时检测，检测效率高。
5.为解决上述技术问题，本实用新型实施例中提供给了一种协议分析仪，包括：
6.芯片，集成有现场可编程逻辑门阵列和处理器，所述现场可编程逻辑门阵列用于采集协议数据，所述处理器用于对所述协议数据进行解析；
7.显示屏，所述显示屏与所述处理器通信连接，所述显示屏用于显示经解析后的协议数据；
8.存储器，所述存储器与所述芯片通信连接，所述存储器用于存储缓存数据和操作系统，所述操作系统用于供所述处理器执行。
9.在一些实施例中，所述存储器包括双倍速率内存和安全数字卡，所述双倍速率内存与所述处理器通信连接，所述双倍速率内存用于存储缓存数据，所述安全数字卡与所述处理器通信连接，所述安全数字卡用于存储所述操作系统。
10.在一些实施例中，所述现场可编程逻辑门阵列包括通信连接的先入先出存储单元和直接存储器访问单元，所述先入先出存储单元用于存储采集到的所述协议数据，所述直接存储器访问单元用于当所述先入先出存储单元中存储的数据量达到预设值时，将所述先入先出存储单元中存储的所述协议数据传输给所述双倍速率内存，并发送触发信号给所述处理器，所述触发信号用于触发所述处理器读取所述双倍速率内存中的协议数据。
11.在一些实施例中，所述芯片内部采用先进可扩展接口总线通讯。
12.在一些实施例中，所述显示屏为lcd触摸显示屏。
13.在一些实施例中，所述显示屏为oled触摸显示屏。
14.在一些实施例中，所述芯片为数据采集芯片。
15.在一些实施例中，所述处理器包括网络接口，所述网络接口用于提供网络通信功
能。
16.在一些实施例中，所述处理器包括串口接口，所述串口接口用于提供串口调试功能。
17.在一些实施例中，所述处理器包括电源接口，所述电源接口用于提供电源供电功能。
18.本实用新型实施例的有益效果：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供的协议分析仪，包括芯片、显示屏和存储器，其中，芯片集成有现场可编程逻辑门阵列和处理器，显示屏与处理器通信连接，存储器与芯片通信连接。其中，现场可编程逻辑门阵列采集协议数据，例如现场可编程逻辑门阵列通过接口或排针与待检测电脑的总线连接以采集协议数据，然后，处理器对协议数据进行解析，然后，控制经解析后的协议数据显示于显示屏中，并且，在采集过程中，将协议数据、解析过程中的中间数据或解析后的协议数据缓存于存储器中，并在存储器中还存储有供处理器执行的操作系统。通过上述方式，使得协议分析仪能够采集数据时进行实时检测，检测效率高，还能显示检测过程，方便直接观察通信过程。
附图说明
19.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
20.图1为本实用新型实施例提供的电脑中各ec与处理器cpu的连接示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的协议分析仪的结构示意图；
22.图3为本实用新型另一实施例提供的协议分析仪的结构示意图。
具体实施方式
23.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
24.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.在台式电脑中，键盘和鼠标是独立于系统主机的，其一般标准的输入装置接口或usb接口与主机系统连接。而在笔记本电脑中，为了实现便携的目的，使用内置键盘(矩阵译码型键盘)和内置鼠标(如触摸板、指点杆都属于内置鼠标设备)等内置元件。为此，还需要对各内置元件配置专门的控制器。目前，通常采用嵌入式控制器(embeded controller，ec)对相应的内置元件进行控制。
26.此外，笔记本电脑设计的一个最重要的问题就是要使系统更加省电，增加电池的
续航能力，既要有良好的散热性能，又要尽量减少系统的噪音，所以要根据温度，控制cpu风扇的停转。笔记本电脑的一些电源管理，如笔记本进入待机或关机模式，外部电源系统的电力调度，智能电池的电力检测，充放电任务，以及一些实用的快捷按纽，这些重要的功能都是由ec来完成的。因此，ec目前普遍应用在具备智能型节电功能的笔记本电脑设计中，它担负着笔记本内置键盘、触摸板(touchpad)、笔记本电池智能充放电管理以及温度监控等任务。也即，ec在笔记本电脑的便携、智能化、个性化设计中起到了重要的作用。
27.嵌入式控制器(embeded controller，ec)是一个8位单片机，它内部本身也有一定容量的闪存来存储ec的代码。在系统开启的过程中，ec控制着绝大多数重要信号的时序。在笔记本中，无论笔记本在开机或者是关机状态，ec是一直处于开启状态。在关机状态下，ec一直保持运行，并在等待用户的开机信息。而在开机后，ec更作为键盘的控制器，充电指示灯以及风扇等设备的控制器，它甚至控制着系统的待机、休眠等状态。
28.请参阅图1，电池、开关、键盘和触摸板分别与ec连接，然后，ec接到总线上，即ec与电脑的处理器cpu之间通过总线通讯连接，并遵循总线协议通讯。在电脑出厂前或维修过程中，需要检测电脑中ec与处理器cpu之间通信是否正常。即对总线中的协议数据进行监测。在一些实施例中，该总线可以为低引脚数总线(low pin count bus，lpc)，则对应的协议数据为lpc协议数据。
29.有鉴于此，请参阅图2，本实用新型实施例提供了一种协议分析仪100，包括芯片10、显示屏20和存储器30，其中，芯片10集成有现场可编程逻辑门阵列11和处理器12，显示屏20与处理器12通信连接，存储器30与芯片10通信连接。
30.其中，现场可编程逻辑门阵列11采集协议数据，例如现场可编程逻辑门阵列11通过接口或排针与待检测电脑的总线连接以采集协议数据，然后，处理器12对协议数据进行解析。
31.可以理解的是，协议数据即为待检测电脑中总线上的信号数据，信号以符合总线协议的数据帧在总线上传输。现场可编程逻辑门阵列11用于采集协议数据，即采集数据帧，可以理解的是，现场可编程逻辑门阵列11相当于芯片10实现采集数据功能的部分。在一些实施例中，现场可编程逻辑门阵列11还对协议数据进行初步加工，具体地，按照协议去除数据帧为低前无意义的值,按次序，1k(或其它值)为一组发送给处理器12。
32.然后，处理器12对数据帧进行解析，即将长串数据转化为人可以较好理解的实际操作内容，比如是读还是写，地址是多少，读到的数据和写的数据是多少，是否被强制打断等等。最后，处理器12将处理后的数据发送给显示屏20，进行显示。从而，使得协议分析仪100能够采集数据时进行实时检测，检测效率高，还能显示检测过程，方便直接观察通信过程。可以理解的是，处理器12相当于芯片10实现数据解析的部分。
33.将现场可编程逻辑门阵列11和处理器12集成于一个芯片10中，相比于比其它的分立元件的方案，能够提高传输速率，适合高速数据协议分析，还能简化硬件设计。
34.并且，在采集过程中，将协议数据、解析过程中的中间数据或解析后的协议数据缓存于存储器30中，并在存储器30中还存储有供处理器12执行的操作系统。可以理解的是，该操作系统为计算机执行指令提供运行环境，以使处理器12执行解析数据以及相应的显示控制。
35.可以理解的是，该存储器30可以包括易失性存储器30(volatile memory，vm)，例
如随机存取存储器(random access memory，ram)；存储器30也可以包括非易失性存储器30(non-volatile memory，nvm)，例如只读存储器(read-only memory，rom)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)；存储器30还可以包括上述种类的存储器的组合。
36.在本实施中，协议分析仪100，包括芯片10、显示屏20和存储器30，其中，芯片10集成有现场可编程逻辑门阵列11和处理器12，显示屏20与处理器12通信连接，存储器30与芯片10通信连接。其中，现场可编程逻辑门阵列11采集协议数据，例如现场可编程逻辑门阵列11通过接口或排针与待检测电脑的总线连接以采集协议数据，然后，处理器12对协议数据进行解析，然后，控制经解析后的协议数据显示于显示屏20中，并且，在采集过程中，将协议数据、解析过程中的中间数据或解析后的协议数据缓存于存储器30中，并在存储器30中还存储有供处理器12执行的操作系统。通过上述方式，使得协议分析仪100能够采集数据时进行实时检测，检测效率高，还能显示检测过程，方便直接观察通信过程。
37.在一些实施例中，请参阅图3，存储器30包括双倍速率内存31和安全数字卡32，可以理解的是，该双倍速率内存31即为一颗同步动态随机存取内存(synchronous dynamic random-access memory，sdram)，双倍速率内存31与处理器12通信连接。安全数字卡32可以为可插拔的存储卡，该安全数字卡32与处理器12通信连接，并且用于存储操作系统以及应用程序。在本实施中，将缓存中间数据和操作系统、应用程序分开存储，能够有效提高分析速度。
38.在一些实施例中，如图3所示，现场可编程逻辑门阵列11包括通信连接的先入先出存储单元111和直接存储器访问单元112，其中，先入先出存储单元111用于存储采集到的协议数据，直接存储器访问单元112用于当先入先出存储单元111中存储的数据量达到预设值时，将先入先出存储单元111中存储的协议数据传输给双倍速率内存31，并发送触发信号给处理器12，该触发信号用于触发处理器12读取双倍速率内存31中的协议数据。
39.其中，先入先出存储单元111是一个先入先出的双口缓冲器，即第一个进入其内的数据第一个被移出。先入先出存储单元111主要有三个方面的作用：1)对连续的数据流进行缓存，防止在存储操作时丢失数据；2)数据集中起来进行存储，可避免频繁的总线操作，减轻处理器12的负担；3)允许系统进行直接存储访问操作，提高数据的传输速度。
40.直接存储器访问单元112为直接内存访问单元，是一种不经过处理器12而直接从内存存取数据的数据交换模式。在直接存储访问模式下，处理器12只须向直接存储器访问单元112下达指令，让直接存储器访问单元112来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给处理器12，这样就很大程度上减轻了处理器12的资源占有率。
41.也即，先入先出存储单元111接收到总线上的信号(协议数据)后并进行存储，直接存储器访问单元112读取先入先出存储单元111里面是否存储数据达到预设值，超过后，启动传输，读取存储的协议数据，传输给双倍速率内存31，并给处理器12发送触发信号，触发处理器12去读取双倍速率内存31存储的lcp数据，然后，经总线协议分析后显示在显示屏20上。
42.在此实施例中，通过上述发送触发信号的方式，使得处理器12不用一直去读取采集到的协议数据，从而，处理器12可以先处理其他事情，等采集到的协议数据积累到一定程度再一次读取，可以提高处理器12的解析效率，并减轻处理器12的负担。
43.在一些实施例中，处理器12包括网络接口(图未示)，该网络接口可以连接网线，从而，提供网络通信功能。在一些实施例中，处理器12还包括串口接口(图未示)，该串口接口能够提供串口调试功能。在一些实施例中，处理器12还包括电源接口(图未示)，通过该电源接口连接电池，提供电源供电功能。
44.在一些实施例中，该芯片10内部采用先进可扩展接口总线(advanced extensible interface,axi)通讯，即在如图2和图3中，处理器12与现场可编程逻辑门阵列11之间，以及现场可编程逻辑门阵列11内部的先入先出存储单元111和直接存储器访问单元112之间均采用先进可扩展接口总线通讯连接。可以理解的是，先进可扩展接口总线为面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线，数据吞吐量高，150mhz时钟频率下最高速率可以到1200mb/s,能够满足lpc总线的带宽要求。
45.此外，axi总线对应的axi总线协议将信号分为五个通道，分别是写地址通道(waddr)、写数据通道(wdata)、写回应通道(wresp)、读地址通道(raddr)、读数据通道(rdata)；每个通道中均含有两个握手信号：准备就绪信号(ready信号)以及有效信号(valid信号)，并且除了ready信号，通道内的其他信号方向是一致的，如果抛开这两个握手信号来讲，通道中信号方向是单向的；每个通道都具有身份标签，不同的传输任务具有不同的身份标签，这也是axi总线支持乱序收发的基础。
46.在此实施例中，在芯片10内部采用先进可扩展接口总线，适合遵循lpc协议的数据的传输，而且传输速率高。
47.在一些实施例中，显示屏20为lcd触摸显示屏20或oled触摸显示屏20，使得协议分析仪100具有良好的人机交互能力和可视化分析能力。
48.在一些实施例中，该芯片10可以为数据采集芯片，例如zynq芯片。可以理解的是，zynq芯片组合了一个双核arm cortex-a9处理器和一个现场可编程门阵列(fpga)。zynq芯片分为pl(programmable logic，可编程逻辑)端和ps(processor system，处理系统)端，zynq芯片启动总是先启动ps端，然后再配置pl端，可以将其理解为是一个嵌入式处理器ps端(双核arm cortex-a9处理器)，可以运行linux等操作系统，而pl端(fpga)可以当做嵌入式系统的外设。可以理解的是，zynq芯片上不仅有处理器12还有fpga部分，相较于分立元件来说，集成度较高；并且，zynq芯片开发环境的集成导致zynq芯片比分立元件(处理器+fpga)来说要开发方便；并且由于ps和pl通过先进可扩展接口总线互联，所以通信更快。
49.综上所述，本实用新型实施例提供的协议分析仪100，包括芯片10、显示屏20和存储器30，其中，芯片10集成有现场可编程逻辑门阵列11和处理器12，显示屏20与处理器12通信连接，存储器30与芯片10通信连接。其中，现场可编程逻辑门阵列11采集协议数据，例如现场可编程逻辑门阵列11通过接口或排针与待检测电脑的lpc总线连接以采集协议数据，然后，处理器12对协议数据进行解析，然后，控制经解析后的协议数据显示于显示屏20中，并且，在采集过程中，将协议数据、解析过程中的中间数据或解析后的协议数据缓存于存储器30中，并在存储器30中还存储有供处理器12执行的操作系统。通过上述方式，使得协议分析仪100能够采集数据时进行实时检测，检测效率高，还能显示检测过程，方便直接观察通信过程。
50.需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施
例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。